鄰近深基坑保留建筑拆除改造基礎托換加固技術

孫為 吳江 萬展君 王會東 李翠

摘 要：新時代城市發展對人文更加重視，現代建筑設計對工業遺產的保護及更新成為新社區打造的關鍵詞。本文針對大都市中心城區工業廠房保護建筑存在的部分結構構件損毀、老化現象嚴重、結構整體性能較差等問題，探討采取基礎主動保護加固的施工方法。

關鍵詞：建筑工程;加固;基礎托換

Abstract： urban development in the new era pays more attention to the humanities， and the protection and renewal of industrial heritage in the old era by modern architectural design has become the key word of building new communities. In this paper， aiming at the problems of some structural components damage， serious aging and poor overall performance of the industrial plant protection building in the central city of metropolis， the construction method of foundation active protection and reinforcement was adopted.

Keywords： construction engineering; reinforcement; foundation underpinning

基于超大城市高品質發展需求，對舊建筑的拆除改造更新成了新時代發展的關鍵詞之一。現代城市發展更注重人文保護，注重對工業文明遺留建筑的更新改造。新舊文明共生共建，是對城市精神的一種傳承與發揚。城市工業高速發展時期遺留的老舊建筑如車間、廠房等，經過時間的推移，其建筑外觀及結構強度都發生了一定程度的損毀。因此，舊廠房拆除改造的基礎加固技術對施工安全及結構安全至關重要。本文以某城市中心項目舊廠房拆除改造基礎加固為例，介紹工業廠房拆除改造基礎托換加固施工方法。

1 工程概況

新建工程主要由4幢高層建筑組成，其中2幢高層建筑通過空中連接體相連，另外2幢高層建筑相鄰而建。1幢建筑高度129.95 m，其余建筑高度99.95 m。總建筑面積約27.1萬m2，其中地上建筑面積約19.6萬m2，地下建筑面積約7.5萬m2。上部結構體系主要為框架-核心筒結構或框架-剪力墻結構;基礎為樁-筏基礎，工程樁采用后注漿的鉆孔灌注樁[1]。

根據現在的基坑圍護設計方案，新建工程基坑周長約1 152 m，開挖面積約38 573 m2，開挖深度普遍為11.0 m，局部為12.3 m。基坑周邊環境條件一般，東側為彭浦機器廠重工車間保留建筑。基坑安全等級為二級，環境保護等級為二級，保留建筑位置應為一級。

基坑圍護采用鉆孔灌注樁+二道砼內支撐+三軸攪拌樁止水帷幕。止水帷幕采用Φ850@600三軸攪拌樁，攪拌樁有效深度19.5 m;擋土一般區域采用Φ1000@1200鉆孔灌注樁，有效樁長22.5 m。

基坑支撐體系采用二道鋼筋混凝土支撐，平面布置形式為對撐+角撐+邊桁架。

2 廠房基礎加固背景

加固保護區域與周邊施工區域的關系：彭浦機器廠重工車間位于共和新路3201號廠區內，第15～27軸范圍將作為歷史建筑保留，新建超高層建筑，基坑開挖深度普遍為11 m，基坑邊緣距離保留廠房西側距離普遍在9.0 m。根據專項檢測報告，原彭浦機器廠建造年代較遠，基礎為天然地基上獨立基礎，上部結構體系為裝配式混凝土排架，目前部分結構構件被損毀，老化現象嚴重，結構整體性能較差。綜合各方面情況，擬對保護廠房采取主動保護[2-3]。廠房區劃分如圖1所示。

3 廠房加固方案

3.1 廠房加固保護的主要原則

本次施工主要針對保留建筑的保存現狀以及相鄰深基坑施工對其的影響，力求通過對保留建筑的主動加固，避免深基坑施工過程中因為沉降、震動等因素給保留建筑帶來嚴重變形以及倒塌等危害，將其對保留建筑的不利影響控制在較小程度內，從而保證保留建筑的結構安全，有效延長保留建筑的使用壽命[4]。廠房拆除前的照片如圖2所示，內部結構如圖3所示。

主動加固措施在保證保留建筑安全的目標下，需要遵循最小干預原則，盡量避免對保留建筑本體構件的破壞，同時需要保證所采取的措施不會影響保留建筑今后的修繕工作。

3.2 廠房加固保護的主要措施

3.2.1 對原獨立基礎采取樁基托換，并增設整體式基礎拉梁。考慮到舊廠房結構性能較差，需要改造和更新，在本次主動保護設計中，考慮將全部獨立基礎進行托換，并增設整體式基礎拉梁，控制基礎的后續沉降和水平位移。采用鋼筋混凝土錨桿樁，截面250 mm×250 mm，設計樁長25 m，樁端持力層為第⑥層粉質黏土。每個獨立基礎下布置4根錨桿樁。

3.2.2 恢復原有損毀的柱間支撐系統，修繕屋架和天窗架支撐系統。原有柱間支撐及部分吊車梁（吊車梁原設計兼作柱間系桿）、部分屋架支撐損毀，結構處于危險狀態。柱間支撐恢復布置在第15～16軸線柱跨、25～26軸線柱跨，支撐形式采用交叉支撐、K形支撐等。支撐之外的排架柱之間通過柱頂系桿和吊車梁（兼作系桿）聯系。

3.2.3 對鋼筋銹蝕嚴重、混凝土剝落的排架柱進行修復。根據第三方檢測報告，排架柱存在銹蝕嚴重、鐵脹牛腿混凝土剝落等問題，將采取除銹、補強和置換等手段予以修繕和恢復[5]。

4 廠房地基基礎加固

4.1 獨立基礎承臺加固方案

考慮到本工程建造年代較遠，結構性能較差，而且今后還需要改造和使用，因此在本次主動保護設計中考慮將全部獨立基礎進行托換，控制原基礎的后續沉降和水平位移，排除基礎安全隱患。基礎托換完成后，房屋荷載傳遞路徑有冗余，加上深入第⑥層土的靜壓錨桿樁，在基坑施工過程中，能控制和降低基坑周邊土體擾動對廠房的不利影響。

在原獨立基礎四周新增基礎梁（與原基礎植筋連接），四面夾住原獨立基礎杯口部分，新筏板基礎厚度400 mm，筏板及邊梁縱向鋼筋通過植筋、夾持等方式與原排架柱和獨立基礎連接，從而保證廠房荷載能傳遞給新的樁筏基礎。

考慮到原廠房基礎混凝土強度和密實度存在較大不確定性，托換基礎施工的基本要求如下：首先施工新的筏板基礎并與原獨立基礎之間連接，養護到強度在75%及以上;然后施工錨桿樁，并采取帶預壓力封裝，降低“拖帶沉降”效應;盡量少對原基礎進行破壞，除植筋和開樁孔等必要改造之外。

4.1.1 施工流程。具體施工流程為測量定位放線→基礎土方開挖→原基礎混凝土面鑿毛處理→新增加固鋼筋種植→鋼筋（壓樁錨桿）制作安裝→模板安裝（樁孔預留）→混凝土澆筑→養護。

4.1.2 主要施工技術。

第一，測量放線。根據設計圖紙軸線的布置，放出需要加固的基礎具體位置，再根據原有基礎埋深及土方開挖施工操作面寬度，放出施工區域臨界線。

第二，基礎土方開挖。基礎開挖至原承臺頂面深度約為1.5 m，基礎土方開挖主要采用機械與人工配合的方式進行。

第三，原基礎混凝土面鑿毛處理。認真進行施工表面的準備工作是取得良好效果的基礎。為確保長期、可靠的效果，應對混凝土表面存在的缺陷清理至密實部位，并將原混凝土結構表面清理、鑿毛。原混凝土鑿毛時，采用人工鑿溝槽的方法進行，利用尖銳、鋒利的鑿子在混凝土黏合面上打成麻坑或溝槽，坑和溝槽深度不小于6 mm。用鋼絲刷清除表面殘留雜物，最后用吹風機將混凝土表面灰塵吹凈。

第四，鋼筋工程。新做基礎部分用植筋的方式與原結構相連，新舊混凝土交界面處鑿毛，首先清理原有承臺上的浮土，其次認真審閱圖紙，根據圖紙要求采用沖擊鉆打孔，最后用專用植筋膠植筋，植筋深度不小于15 d，植筋必須嚴格按照《混凝土結構后錨固技術規程》（JGJ 145—2013）。鋼筋進場須有材質合格證和符合批量的復檢合格證。

鋼筋網的綁扎，四周兩行鋼筋交叉點應每點扎牢，中間部分每隔一根相互成梅花式扎牢，雙向主筋的鋼筋，必須將全部鋼筋相互交點扎牢，注意相鄰綁扎點的鐵線扣要成八字形綁扎。在綁扎鋼筋時，按設計規定留足保護層，不允許有負誤差。墊塊采用相同配合比的細石砼或砂漿，將鋼筋墊起，嚴禁以鋼筋墊鋼筋。用于保護層的墊塊，事先按保護層不同厚度做好。新舊基礎鋼筋連接見圖4。

第五，混凝土工程。混凝土采用商品混凝土，混凝土強度為C30，混凝土運輸采用泵送運輸車。在各項準備工作完善、到位，并在監理進行鋼筋隱蔽驗收之后，簽發砼澆灌令。砼澆灌除執行正常的澆灌申請制度外，砼澆灌前必須掌握天氣情況，確保順利澆灌。砼采用蓄熱法養護，覆蓋麻袋養護，養護時間不少于7 d。

4.2 靜壓錨桿樁施工

4.2.1 施工技術要求。本工程采用靜壓錨桿樁，樁采用鋼筋混凝土方樁，截面為250 mm×250 mm，樁尖持力層為⑥層粉質黏土，樁長25 m，樁壓樁力為390 kN，壓樁反力錨桿為4M27。

4.2.2 壓樁流程及順序。壓樁流程：埋設錨桿→安裝壓樁架→起吊樁身、就位鉆孔→校正樁身垂直→壓樁→記錄樁入土深度、壓力表讀數→起吊下節樁身→循環至壓樁結束。壓樁施工順序原則：從單軸線中間往四周跳打。

4.2.3 壓樁與封樁。壓樁反力架用4×M32的錨桿固定在基礎底板上，錨桿錨入基礎深度不得小于25 cm，錨桿間距視設備及現場條件確定。壓樁使用500 kN千斤頂，將樁段徐徐壓入土中。壓樁時，壓樁架要保持豎直，樁段垂直度應小于1.5%，千斤頂與樁段軸線必須保持在同一垂直線上，不得偏心加壓。壓樁時，若樁身發生較大傾斜，可用木塞在樁孔壁與樁段間縫隙填塞糾正。壓樁施工不得中途停頓，應一步到位，如必須中途停頓時，樁尖應停留在軟土層中，且停歇時間不得超過24 h。焊接接樁焊條采用E4303型，焊接時應清除鋼筋表面鐵銹，進行滿焊，確保焊接質量。最后一節樁段經送樁器送至設計標高時，讀取壓力表讀數，并根據所用千斤頂大小換算成壓力作為最終壓樁力，最終壓樁力及樁長須滿足設計要求。采用預應力方式封樁，封樁前必須把壓樁孔內的雜物清理干凈，排出積水，清理孔壁和面的浮漿，以增加黏結力，按設計要求焊接交叉鋼筋，然后澆灌灌漿料進行封樁。封樁混凝土按規定制作試塊進行檢驗。新舊基礎鋼筋連接見圖5。

5 結語

實踐表明，廠房獨立基礎改為樁筏基礎后，加上靜壓錨桿樁加固，舊廠房地基沉降平穩受控，基礎托換技術將深基坑施工對保留建筑的不利影響控制在較小范圍內，有效保證了保留建筑的結構安全，在城市既有建筑基礎加固中將得到推廣應用。

參考文獻：

[1]張旭東.微型鋼管灌注樁基礎托換技術[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2013（1）：73-75.

[2]王孝平.靜壓錨桿樁在既有建筑物地基加固中的應用[J].建筑施工，2012（6）：532-534.

[3]胡建榮.靜壓錨桿樁樁閥基礎在改造工程中的應用[J].山西建筑，2011（4）：88-89.

[4]朱小軍.軟土深基坑工程控制拆撐變形的換撐設計方法[J].巖土工程學報，2010（增刊1）：256.

[5]張如林，徐奴文.基于PLAXIS的深基坑支護設計的數值模擬[J].結構工程師，2010（2）：131-136.